一种可见光催化复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光催化技术领域，具体涉及作为光催化剂复合材料三氧化二铁包覆的二氧化硅/氯氧化铋的制备方法。
【背景技术】
[0002]环境污染是影响当今人类生存与发展的焦点问题之一。光催化技术具有催化活性高、稳定性好、环境友好等特点，在环境污染治理方面有着广大的应用前景。它相比于其他技术，优势在于反应条件温和，光催化降解反应一般在常温常压下进行，而且能彻底分解空气中或是水溶液中的有机物污染物，使其矿化为二氧化碳和水。
[0003]二氧化钛是目前应用最为广泛的光催化剂，但是由于其较窄的光响应范围和较低的量子效率，导致它在工业上的广泛推广受到了制约。而近年来，卤氧化铋光催化剂因其优越的光催化降解性能引起了大家的广泛关注。其中B1Cl作为这个体系中对可见光的利用率最高，可见光光催化降解活性也最佳的光催化剂。B1Cl具有高度各向异性的层状结构和高效、稳定、无毒等特点已被广泛应用于光催化剂。B1CI具有高度各向异性的层状结构和高效、稳定、无毒等特点已被广泛应用于光催化剂。
[0004]B1Cl是一种新型高效的具有竞争力和应用前景的光催化材料，但是单一的纯B1Cl作为光催化剂使用时，其光生载流子的复合效率过高，稳定性不足，所以寻求合适的改性方法以待进一步提高其可见光催化活性是十分必要的，而根据很多文献资料报道，在两种半导体间形成复合异质结是一种有效的抑制光生电子空穴对的复合提高光量子效率的手段。选用能带匹配的两种或者多种半导体光催化材料进行复合，能有效拓宽催化剂光吸收范围和促进电荷分离，从而增加光催化材的料催化活性。
【发明内容】
[0005]本发明目的是提供一种稳定性好、催化活性高、操作简便的以三氧化二铁包覆的二氧化硅/氯氧化铋光催化剂复合材料的制备方法。
[0006]本发明包括以下步骤:
O制备a -Fe2O3:将六水合三氯化铁、乙酸钠和PVP混合均匀后进行水热反应，取水热反应后的固相产物洗涤后烘干，得Ct-Fe2O3;
2)制备Fe2O3OS12:超声条件下将α-Fe 203分散于异丙醇和去离子水中，调节pH值至9?11后，加入正硅酸四乙酯进行反应，取反应后的固相产物洗涤后焙烧，得Fe2O3OS12;
3)制备Fe203@Si02/Bi0Cl:超声条件下将Fe2O3OS12溶于乙二醇溶剂中，再加入Bi (Ν03).5Η20，磁力搅拌后进行二次水热反应，取二次水热反应后的固相产物洗涤后烘干，得 Fe203@Si02/Bi0Cl。
[0007]本发明工艺的优点是:制备方法简单，设备成本要求低，操作简便，安全无污染。制备成的复合材料一一三氧化二铁包覆的二氧化硅/氯氧化铋结构新颖，呈圆形毛线团状，尺寸在I μ m左右，光催化活性尚。
[0008]其中，加氨水调至pH为9?11，碱性环境利于反应的进行。
[0009]另外，本发明所述六水合三氯化铁与乙酸钠的投料摩尔比为1:1。在该比例下其能充分反应完全。
[0010]所述步骤I)中，水热反应的体系温度为160?200 °C，反应时间为4?12h。在此条件下反应物能够充分反应获得比较稳定的a -Fe203。
[0011]所述步骤2)中，异丙醇和去离子水的混合体积比为4?10:1。在此反应体系中获得的的材料形貌以及性能较好。
[0012]所述步骤2)中，a -Fe2O3与正硅酸四乙酯的混合比为0.01g:40?100 yL。此量能够使二氧化硅刚好包上三氧化二铁且厚度刚好是所需。
[0013]所述步骤2)中，反应时体系的温度为40 °C。此温度比较温，适宜二氧化硅包上三氧化二铁且包裹厚度合适。
[0014]所述步骤2)中，焙烧的温度为550°C，时间为3?6 h。此温度时间条件下能够或的晶型较好的三氧化二铁且有二氧化硅保护其不会被氧化。
[0015]所述步骤3)中，Fe2O3OS1A Bi(NO3)JH2O的投料摩尔比为0.5?2:10。在该比例下其光催化性能显示较好。
[0016]所述步骤3 )中，水热反应的体系温度为180 0C，能够充分反应获得性能比较稳定的三氧化二铁@二氧化娃/氯氧化祕。
[0017]所述步骤3)中，烘干的温度条件为60 °C，此温度既不会破坏材料的结构又能保证材料能够得到干燥。
【附图说明】
[0018]图1为三氧化二铁包覆二氧化硅的场发射透射电镜(TEM)图。
[0019]图2为以高温焙烧前的Fe2O3OS12制备的三氧化二铁包覆的二氧化硅/氯氧化铋(Fe203@Si02/Bi0Cl)的场发射扫描电镜(SEM)图。
[0020]图3为以高温焙烧后的Fe2O3OS12制备的三氧化二铁包覆的二氧化硅/氯氧化铋(Fe203@Si02/Bi0Cl)的场发射扫描电镜(SEM)图。
[0021 ] 图4展示了以高温焙烧前、后的Fe2O3OS12制备的三氧化二铁包覆的二氧化硅/氯氧化铋(Fe203@Si02/Bi0Cl)的X射线衍射图(XRD)。
[0022]图5为以高温焙烧前、后的Fe2O3OS12制备的三氧化二铁包覆的二氧化硅/氯氧化铋(Fe203@Si02/Bi0Cl)作为光催化剂降解罗丹明B的实验效果对比图。
【具体实施方式】
[0023]一、制备三氧化二铁包覆的二氧化硅/氯氧化铋(Fe203@Si02/Bi0Cl):
1、分别称取适量六水合三氯化铁、乙酸钠和PVP加入30 mL的三口烧瓶中，搅拌均匀后转移至聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，置于200 °(:恒温反应6 h，取出洗涤，放置烘箱干燥即得α -Fe2O3。
[0024]其中，六水合三氯化铁、乙酸钠混合摩尔比取1:1?5。
[0025]2、称取0.01~0.03 g上述制备的a-Fe2O3加入三口烧瓶中，再加入异丙醇和去离子水，超声使a -Fe2O3均匀分散，然后滴加适量氨水调节溶液pH至碱性，再滴加不同量的正硅酸四乙酯(TEOS)，滴加过程要缓慢，边滴加边搅拌，于40 °(:条件下机械搅拌48 h，然后离心分离洗涤，放置于烘箱中干燥即得所需产物Fe2O3OS12,取部分该物质于马沸炉中400?550°C高温煅烧几小时，取得F